modifications problemes triominos et pieces truquees

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Timothee Rocquet 2023-12-23 00:11:31 +01:00
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@ -19,34 +19,34 @@ Dans ce cas, Félicie a fait une première prédiction juste et une deuxième pr
\item pile si le nombre de pile déjà tirés est pair, face sinon ?
\end{enumerate}
\q Le gain de Félicie si sa prédiction est juste est désormais variable. Dans les cas a) et b) de la question~\textbf{1.}, quelle est l'espérance de son gain si :
\begin{enumerate}
\item elle gagne $m$ points pour une prédiction juste au lancer $m$ ?
\item elle gagne autant de points qu'elle a fait de prédiction juste jusqu'à présent (1 point pour la première prédiction juste, 2 pour la deuxième...) ?
\end{enumerate}
%\q Le gain de Félicie si sa prédiction est juste est désormais variable. Dans les cas a) et b) de la question~\textbf{1.}, quelle est l'espérance de son gain si :
%\begin{enumerate}
% \item elle gagne $m$ points pour une prédiction juste au lancer $m$ ?
% \item elle gagne autant de points qu'elle a fait de prédiction juste jusqu'à présent (1 point pour la première prédiction juste, 2 pour la deuxième...) ?
%\end{enumerate}
Maintenant Félicie veut maximiser ses chances d'obtenir un bon score. Elle ne connaît pas la valeur de $p$ mais elle sait que $p\in \mathcal{P}$$\mathcal{P}$ est une partie de $[0,1]$.
Une \emph{stratégie} pour Félicie est une manière de choisir quelle prédiction elle va faire avant le lancer $m$ en fonction des résultats des lancers $0,1,2,...,m-1$. La question \textbf{1.} donne donc trois exemples de stratégies. Si on appel $G_\mathcal{S}$ le gain (aléatoire) obtenu pour la stratégie $\mathcal{S}$, le \emph{gain minimal espéré} pour la stratégie $\mathcal{S}$ est $\mathcal{G}_{\mathcal{S},\mathcal{P}}=\min_{p\in \mathcal{P}} \mathbb{E}_p(G_\mathcal{S})$$\mathbb{E}_p$ désigne l'espérance dans le cas où la pièce tombe sur pile avec probabilité $p$. Autrement dit, $\mathcal{G}_\mathcal{S}$ est l'espérance du gain apporté par la stratégie $\mathcal{S}$ pour la pire des valeurs de $p\in \mathcal{P}$, ie. pour celle où ce gain espéré est minimal.
Une \emph{stratégie} pour Félicie est une manière de choisir quelle prédiction elle va faire avant le lancer $m$ en fonction des résultats des lancers $0,1,2,...,m-1$. La question \textbf{1.} donne donc trois exemples de stratégies. Si on appel $G_\mathcal{S}$ le gain (aléatoire) obtenu pour la stratégie $\mathcal{S}$, le \emph{gain minimal espéré} pour la stratégie $\mathcal{S}$ est $\mathcal{G}_{\mathcal{S},\mathcal{P}}=\min_{p\in \mathcal{P}} \mathbb{E}_p(G_\mathcal{S})$$\mathbb{E}_p$ désigne l'espérance dans le cas où la pièce tombe sur pile avec probabilité $p$. Autrement dit, $\mathcal{G}_{\mathcal{S},\mathcal{P}}$ est l'espérance du gain apporté par la stratégie $\mathcal{S}$ pour la pire des valeurs de $p\in \mathcal{P}$, c'est-à-dire pour celle où ce gain espéré est minimal.
\q Si $\mathcal{P}=[0,1]$ (ie. on n'a aucune information a priori sur la valeur de $p$), quel est le gain minimal espéré pour les stratégie a), b), c) décrites dans la question \textbf{1.} ?
\q Si $\mathcal{P}=[0,1]$ (c'est-à-dire qu'on n'a aucune information a priori sur la valeur de $p$), quel est le gain minimal espéré pour les stratégie a), b), c) décrites dans la question \textbf{1.} ?
\q Quelle stratégie $\mathcal{S}$ donne le plus grand gain minimal espéré $\mathcal{G}_{\mathcal{S},\mathcal{P}}$ et quel est-il si :
\begin{enumerate}
\item $\mathcal{P}=[0,\frac{1}{2}]$ ?
\item $\mathcal{P}=[0,\frac{1}{3}]$ ?
\item $\mathcal{P}=[0,1]$ ?
\item $\mathcal{P}=[0,\frac{1}{4}]\cup [\frac{3}{4},1]$ ?
\end{enumerate}
A partir de maintenant, Félix possède deux pièces, d'apparences indistinguables, qui tombent sur pile avec des probabilités respectives $p_1$ et $p_2$. Avant la partie, il choisit au hasard une des deux pièces : il prend la pièce $1$ avec probabilité $q$ (donc la pièce $2$ avec probabilité $1-q$) puis tire $n+1$ fois la pièce choisie, comme avant. On suppose que Félicie connaît les probabilités $p_1$, $p_2$ et $q$.
\q Quel est l'espérance du gain de Félicie pour les stratégie a), b), c) décrites dans la question~\textbf{1.} ? Quelle est la meilleure stratégie possible (ie. celle maximisant l'espérance du gain) et que vaut alors le gain en moyenne ?
\q Quelle est l'espérance du gain de Félicie pour les stratégie a), b), c) décrites dans la question~\textbf{1.} ? Quelle stratégie donne la plus grande espérance du gain et que vaut-elle ?
\medskip
Félicie n'essaye plus de deviner les résultats des lancers mais plutôt quelle pièce a été choisie. Félix lance une première fois la pièce puis, après chaque lancer, Félicie peut choisir de déclarer quelle pièce a été choisie selon elle, auquel cas le jeu s'arrête, ou de demander un lancer supplémentaire, dans une limite de $n$ lancers demandés maximum. Félicie gagne $m$ points si sa déclaration est correcte (et aucun point si elle se trompe) et perd 1 point par lancer supplémentaire demandé.
\q Quelle est la stratégie qui maximise l'espérance du gain obtenu et que vaut alors ce gain en moyenne ? Que se passe-t-il quand $n\to\infty$ (ie. on ne fixe plus de limite au nombre de lancers demandés) ?
\q Quelle stratégie maximise l'espérance du gain obtenu et que vaut alors ce gain en moyenne ? Que se passe-t-il quand $n\to\infty$ (ie. on ne fixe plus de limite au nombre de lancers demandés) ?
\medskip

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@ -1,8 +1,6 @@
\section{Triominos}
\graphicspath{ {./images/} }
Soit $n\geq 1$ un entier, fixé dans la suite. Alice a des pièces triangulaires, appelées triominos. Sur chaque triomino, trois nombres entre $1$ et $n$ sont inscrits, un sur chaque côté.
Soit $n\geq 1$ entier, fixé dans la suite du problème. Alexander a des pièces triangulaires, appelées triominos. Sur chaque triomino, trois nombres entre $1$ et $n$ sont inscrits, un sur chaque côté.
\begin{center}
\begin{figure}[h]
\begin{tikzpicture}
@ -12,11 +10,11 @@ Soit $n\geq 1$ un entier, fixé dans la suite. Alice a des pièces triangulaires
\draw (1.35,.766) node{$3$};
\end{tikzpicture}
\caption{Un exemple de triomino avec sur les côtés les valeurs $1, 3$ et $3$}
\caption{Un exemple de triomino avec sur les côtés les valeurs $1$, $3$ et $3$}
\end{figure}
\end{center}
Alice décide de placer les triominos les uns à côté des autres dans le plan, de sorte que les numéros écrits sur deux côtés adjacents coïncident.
Alexander décide de placer les triominos les uns à côté des autres dans le plan, de sorte que les numéros écrits sur deux côtés adjacents coïncident toujours.
\begin{center}
\begin{figure}[h]
@ -36,11 +34,11 @@ Alice décide de placer les triominos les uns à côté des autres dans le plan,
\draw (2.65,.766) node{$2$};
\draw (3.35,.766) node{$1$};
\end{tikzpicture}
\caption{Exemple de configuration possible}
\caption{Exemple de configuration possible.}
\end{figure}
\end{center}
Deux triominos sont considérés comme identiques si on peut obtenir l'un à partir de l'autre par rotation. En revanche, on ne peut pas retourner un triomino. Ainsi, les deux triominos ci-dessous sont considérés comme distincts.
Deux triominos sont considérés comme identiques si on peut obtenir l'un à partir de l'autre par rotation. En revanche, on ne peut pas retourner un triomino (c'est-à-dire lui appliquer une symétrie).
\begin{center}
\begin{figure}[h]
@ -57,36 +55,37 @@ Deux triominos sont considérés comme identiques si on peut obtenir l'un à par
\draw (4.65,.766) node{$1$};
\draw (5.35,.766) node{$3$};
\end{tikzpicture}
\caption{Les deux triominos orange sont identiques, mais le triomino bleu est différent}
\caption{Les deux triominos oranges sont identiques, mais le triomino bleu est différent.}
\end{figure}
\end{center}
Alice possède un jeu complet de triominos, composé d'un unique exemplaire de chaque triomino possible en utilisant les nombres de $1$ à $n$.
Alexander possède un jeu complet de triominos, composé d'un unique exemplaire de chaque triomino possible en utilisant les nombres de $1$ à $n$.
\q Combien Alice possède-t-elle de triominos ?
\q Combien Alexander possède-t-il de triominos ?
Alice souhaite disposer ses triominos en ligne droite, de la façon suivante :
\q Pour quels $n$ est-il possible de trouver une configuration utilisant toutes les pièces ?
\medskip
Alexander souhaite disposer ses triominos en ligne droite, de la façon suivante :
\medskip
\begin{center}
\begin{figure}[h]
\begin{tikzpicture}
\begin{tikzpicture}[scale=0.75]
\draw (0,0)--(8,0);
\draw (1,1.766)--(7,1.766);
\draw (0,0)--(1,1.766)--(2,0)--(3,1.766)--(4,0)--(5,1.766)--(6,0)--(7,1.766)--(8,0);
\end{tikzpicture}
\caption{Exemple de disposition s'il y a $7$ triominos}
\end{figure}
\end{center}
\q a) Alice peut-elle disposer les triominos en ligne droite si $n=1$ ? $n=2$ ? $n=3$ ?
\q Pour quels $n$ Alexander peut-il disposer tous les triominos en ligne droite ? On pourra commencer par regarder les cas $n=2,3,4$.
b) Et pour $n$ quelconque ?
\q Estimer, en fonction de $n$, la taille du plus grand losange qu'Alexander peut former avec ses triominos.
Une configuration est dite \textit{connexe} si, pour tout couple de triominos, il existe un chemin dans les triominos qui va de l'un à l'autre. Un chemin est une suite de triominos adjacents, et dire que deux triominos sont adjacents signifie qu'ils ont un côté commun.
\medskip
\q Est-il toujours possible de trouver une configuration connexe utilisant toutes les pièces ?
Désormais, les nombres ne sont plus écrits sur les côtés mais sur chaque sommet. Alice souhaite donc que les nombres écrits sur deux sommets adjacents coïncident.
Désormais, les nombres ne sont plus écrits sur les côtés mais sur les sommets des triangles. Alexander souhaite donc que les nombres écrits sur deux sommets adjacents coïncident.
\begin{center}
\begin{figure}[h]
@ -112,6 +111,4 @@ Désormais, les nombres ne sont plus écrits sur les côtés mais sur chaque som
\q Reprendre les questions précédentes dans ce cas.
\q Quel est le plus grand losange qu'on puisse former en assemblant les pièces ?
\q Proposer et étudier d'autres pistes de recherche.